Assembly and disassembly of the Golgi Complex: two prodesses arranged in a cis to trans direction

We have studied the disassembly and assembly of two morphologically and functionally distinct parts of the Golgi complex, the cis/middle and trans cisterna/trans network compartments. For this purpose we have followed the redistribution of three cis/middle- (GMPc-1, GMPc-2, MG 160) and two trans- (GMPt-1 and GMPt-2) Golgi membrane proteins during and after treatment of normal rat kidney (NRK) cells with brefeldin A (BFA). BFA induced complete disassembly of the cis/middle- and trans-Golgi complex and translocation of GMPc and GMPt to the ER. Cells treated for short times (3 min) with BFA showed extensive disorganization of both cis/middle- and trans-Golgi complexes. However, complete disorganization of the trans part required much longer incubations with the drug. Upon removal of BFA the Golgi complex was reassembled by a process consisting of three steps: (a) exist of cis/middle proteins from the ER and their accumulation into vesicular structures scattered throughout the cytoplasm; (b) gradual relocation and accumulation of the trans proteins in the vesicles containing the cis/middle proteins; and (c) assembly of the cisternae, and reconstruction of the Golgi complex within an area located in the vicinity of the centrosome from which the ER was excluded. Reconstruction of the cis/middle-Golgi complex occurred under temperature conditions inhibitory of the reorganization of the trans-Golgi complex, and was dependent on microtubules. Reconstruction of the trans-Golgi complex, disrupted with nocodazole after selective fusion of the cis/middle-Golgi complex with the ER, occurred after the release of cis/middle-Golgi proteins from the ER and the assembly of the cis/middle cisternae.

Gp74 a membrane glycoprotein of the cis-Golgi network that cycles through the endoplasmic reticulum and intermediate compartment

A monoclonal antibody CC92 (IgM), raised against a fraction of rat liver enriched in Golgi membranes, recognizes a novel Endo H-resistant 74-kD membrane glycoprotein (gp74). The bulk of gp74 is confined to the cis-Golgi network (CGN). Outside the Golgi gp74 is found in tubulovesicular structures and ER foci. In cells incubated at 37 degrees C the majority of gp74 is segregated from the intermediate compartment (IC) marker p58. However, in cells treated with organelle perturbants such as low temperature, BFA, and [AIF4]- the patterns of the two proteins become indistinguishable. Both proteins are retained in the Golgi complex at 20 degrees C and in the IC at 15 degrees C. Incubation of cells with BFA results in relocation of gp74 to p58 positive IC elements. [AIF4]- induces the redistribution of gp74 from the Golgi to p58-positive vesicles and does not retard the translocation of gp74 to IC elements in cells treated with BFA. Disruption of microtubules by nocodazol results in the rapid disappearance of the Golgi elements stained by gp74 and redistribution of the protein into vesicle-like structures. The responses of gp74 to cell perturbants are in sharp contrast with those of cis/middle and trans-Golgi resident proteins whose location is not affected by low temperatures or [AIF4]-, are translocated to the ER upon addition of BFA, and stay in slow disintegrating Golgi elements in cells treated with nocodazol. The results suggest that gp74 is an itinerant protein that resides most of the time in the CGN and cycles through the ER/IC following the pathway used by p58.

Regional and cellular patterns of reelin mRNA expression in the forebrain of the developing and adult mouse

The reelin gene encodes an extracellular protein that is crucial for neuronal migration in laminated brain regions. To gain insights into the functions of Reelin, we performed high-resolution in situ hybridization analyses to determine the pattern of reelin expression in the developing forebrain of the mouse. We also performed double-labeling studies with several markers, including calcium-binding proteins, GAD65/67, and neuropeptides, to characterize the neuronal subsets that express reelin transcripts. reelinexpression was detected at embryonic day 10 and later in the forebrain, with a distribution that is consistent with the prosomeric model of forebrain regionalization. In the diencephalon, expression was restricted to transverse and longitudinal domains that delineated boundaries between neuromeres. During embryogenesis,reelin was detected in the cerebral cortex in Cajal-Retzius cells but not in the GABAergic neurons of layer I. At prenatal stages, reelin was also expressed in the olfactory bulb, and striatum and in restricted nuclei in the ventral telencephalon, hypothalamus, thalamus, and pretectum. At postnatal stages, reelin transcripts gradually disappeared from Cajal-Retzius cells, at the same time as they appeared in subsets of GABAergic neurons distributed throughout neocortical and hippocampal layers. In other telencephalic and diencephalic regions,reelin expression decreased steadily during the postnatal period. In the adult, there was prominent expression in the olfactory bulb and cerebral cortex, where it was restricted to subsets of GABAergic interneurons that co-expressed calbindin, calretinin, neuropeptide Y, and somatostatin. This complex pattern of cellular and regional expression is consistent with Reelin having multiple roles in brain development and adult brain function.

Proteins influencing foam formation in wine and beer: the role of yeast

This review focuses on the role of proteins in the production and maintenance of foam in both sparkling wines and beer. The quality of the foam in beer but especially in sparkling wines depends, among other factors, on the presence of mannoproteins released from the yeast cell walls during autolysis. These proteins are hydrophobic, highly glycosylated, and their molecular masses range from 10 to 200 kDa characteristics that allow mannoproteins to surround and thus stabilize the gas bubbles of the foam. Both the production and stabilization of foam also depend on other proteins. In wine, these include grape-derived proteins such as vacuolar invertase; in beer, barley-derived proteins, such as LTP1, protein Z, and hordein-derived polypeptides, are even more important in this respect than mannoproteins

Is syndecan-2 a key angiogenic element?

Angiogenesis is a tightly regulated process in vertebrates that leads to the formation of new blood vessels from pre-existing vessels or by the recruitment of bone marrow-derived endothelial precursor cells[1]. During embryogenesis, after stimulation by proangiogenic factors, such as VEGF or FGF, it contributes to the maturation of the vascular plexus. In adults, it is important in some physiologic conditions, such as wound healing or the reproductive cycle in females, although most of the time it is"switched off" by endogenous inhibitors, such as endostatin or angiostatin. Furthermore, its misregulation is the cause of many pathological situations, as it contributes to tumor development[2], diabetic retinopathy[3], rheumatoid arthritis[4], psoriasis[5], but also cardiovascular disorders[6] and obesity[7]

CD4 expression decrease by antisense oligonucleotides. Inhibition of rat T CD4+ cell reactivity

In previous studies, we have demonstrated the inhibition of CD4 expression in rat lymphocytes treated with phorbol myristate acetate (PMA) by antisense oligonucleotides (AS-ODNs) directed against the AUG start region of the cd4 gene. The aim of the present study was to inhibit CD4 expression in lymphocytes without promoting CD4 synthesis and to determine the effect of this inhibition on CD4+ T cell function. Four 21-mer ODNs against the rat cd4 gene (AS-CD4-1 to AS-CD4-4) were used. Surface CD4 expression was measured by immunofluorescence staining and flow cytometry, and mRNA CD4 expression was measured by RT-PCR. T CD4+ cell function was determined by specific and unspecific proliferative response of rat-primed lymphocytes. After 24 hours of incubation, AS-CD4-2 and AS-CD4-4 reduced lymphocyte surface CD4 expression by 40%. This effect remained for 72 hours and was not observed on other surface molecules, such as CD3, CD5, or CD8. CD4 mRNA expression was reduced up to 40% at 24 hours with AS-CD4-2 and AS-CD4-4. After 48 hours treatment, CD4 mRNA decreased up to 27% and 29% for AS-CD4-2 and AS-CD4-4, respectively. AS-CD4-2 and AS-CD4-4 inhibited T CD4+ cell proliferative response upon antigen-specific and unspecific stimuli. Therefore, AS-ODNs against CD4 molecules inhibited surface and mRNA CD4 expression, under physiologic turnover and, consequently, modulate T CD4+ cell reactivity.

CD4 expression decrease by antisense oligonucleotides. Inhibition of rat T CD4+ cell reactivity

In previous studies, we have demonstrated the inhibition of CD4 expression in rat lymphocytes treated with phorbol myristate acetate (PMA) by antisense oligonucleotides (AS-ODNs) directed against the AUG start region of the cd4 gene. The aim of the present study was to inhibit CD4 expression in lymphocytes without promoting CD4 synthesis and to determine the effect of this inhibition on CD4+ T cell function. Four 21-mer ODNs against the rat cd4 gene (AS-CD4-1 to AS-CD4-4) were used. Surface CD4 expression was measured by immunofluorescence staining and flow cytometry, and mRNA CD4 expression was measured by RT-PCR. T CD4+ cell function was determined by specific and unspecific proliferative response of rat-primed lymphocytes. After 24 hours of incubation, AS-CD4-2 and AS-CD4-4 reduced lymphocyte surface CD4 expression by 40%. This effect remained for 72 hours and was not observed on other surface molecules, such as CD3, CD5, or CD8. CD4 mRNA expression was reduced up to 40% at 24 hours with AS-CD4-2 and AS-CD4-4. After 48 hours treatment, CD4 mRNA decreased up to 27% and 29% for AS-CD4-2 and AS-CD4-4, respectively. AS-CD4-2 and AS-CD4-4 inhibited T CD4+ cell proliferative response upon antigen-specific and unspecific stimuli. Therefore, AS-ODNs against CD4 molecules inhibited surface and mRNA CD4 expression, under physiologic turnover and, consequently, modulate T CD4+ cell reactivity.

Different Storing and Processing Conditions of Human Lymphocytes do not Alter P-Glycoprotein Rhodamine 123 Efflux.

P-glycoprotein (Pgp), a protein codified by Multi Drug Resistance (MDR1) gene, has a detoxifying function and might influence the toxicity and pharmacokinetics and pharmacodynamics of drugs. Sampling strategies to improve Pgp studies could be useful to optimize the sensitivity and the reproducibility of efflux assays. This study aimed to compare Pgp expression and efflux activity by measuring Rhodamine123 (Rh123) retention in lymphocytes stored under different conditions, in order to evaluate the potential utility of any of the storing conditions in Pgp functionality. Our results show no change in protein expression of Pgp by confocal studies and Western blotting, nor changes at the mRNA level (qRT-PCR). No differences in Rh123 efflux by Pgp activity assays were found between fresh and frozen lymphocytes after 24 hours of blood extraction, using either of the two Pgp specific inhibitors (VP and PSC833). Different working conditions in the 24 hours post blood extraction do not affect Rh123 efflux. These results allow standardization of Pgp activity measurement in different individuals with different timing of blood sampling and in different geographic areas. _______________

Gram-negative flagella glycosylation

Protein glycosylation had been considered as an eccentricity of a few bacteria. However, through advances in analytical methods and genome sequencing, it is now established that bacteria possess both N-linked and O-linked glycosylation pathways. Both glycosylation pathways can modify multiple proteins, flagellins from Archaea and Eubacteria being one of these. Flagella O-glycosylation has been demonstrated in many polar flagellins from Gram-negative bacteria and in only the Gram-positive genera Clostridium and Listeria. Furthermore, O-glycosylation has also been demonstrated in a limited number of lateral flagellins. In this work, we revised the current advances in flagellar glycosylation from Gram-negative bacteria, focusing on the structural diversity of glycans, the O-linked pathway and the biological function of flagella glycosylation.

Detecció de la Ribonucleasa 1 anòmalament glicosilada en sèrums humans: possible ús com a marcador tumoral del càncer de pàncreas

L'adenocarcinoma pancreàtic és una neoplàsia amb mal pronòstic per la que no existeixen marcadors específics. En aquesta tesi s'han estudiat possibles alteracions de les estructures glucídiques de la ribonucleasa pancreàtica humana (RNasa 1) de sèrum amb l'objectiu de determinar el seu ús diagnòstic. S'han descrit les estructures glucídiques de la RNasa 1 sèrica i de línies cel·lulars endotelials, i s'ha observat un increment en la proporció d'estructures biantenàries amb Fc en la RNasa 1 sèrica de pacients amb càncer de pàncreas, fet que podria ser d'utilitat diagnòstica. També, donada la gran similitud entre les estructures glucídiques descrites per la RNasa 1 sèrica i per l'endotelial, l'origen de la RNasa 1 sèrica sembla ser principalment endotelial. La RNasa 1 també s'ha avaluat per electroforesi bidimensional i s'ha establert una correlació entre el contingut d'àcid siàlic i el seu pI, fet que pot ajudar a la interpretació dels mapes bidimensionals d'altres glicoproteïnes.

Estudi estructural, ultraestructural i histoquímic de les glàndules sexuals accessòries del mascle reproductor porcí (Sus domesticus)

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió les glàndules sexuals accessòries de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. Un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals de las glàndules sexuals accessòries permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o la funció glandular afectada en mascles en els que s'observa una disminució de la qualitat del semen. Per altra banda, els estudis anatomopatològics s'han de complementar amb tècniques histoquímiques que generalment permeten confirmar o excloure un diagnòstic histopatològic previ. Les glàndules sexuals accessòries del mascle reproductor porcí estan molt desenvolupades i inclouen les glàndules vesiculars, la pròstata i les glàndules bulbouretrals. L'epiteli secretor de les glàndules vesiculars està format per cèl·lules columnars, cèl·lules basals i mastòcits. Les cèl·lules columnars es caracteritzen per presentar tres morfologies diferents que es consideren diferents estadis d'un mateix tipus cel·lular: les cèl·lules principals, les cèl·lules clares i les cèl·lules denses. Les cèl·lules principals secreten activament glicoproteïnes N- i O- glicosilades amb residus d'α-L-fucosa, α(16)fucosa, α-D-mannosa, α-D-glucosa, α- i -D-N-acetilgalactosamina, -D-galactosa-(13)-D-N-acetilgalactosamina, α-D-galactosa, galactosa-(14)-N-acetilglucosamina, D-N-acetilglucosamina i àcid neuramínic. Aquestes glicoproteïnes afavoreixen les interaccions entre l'espermatozoide i l'occit i regulen la permeabilitat de la membrana espermàtica. La pròstata està formada per dues porcions glandulars, el cos de la pròstata (BP) y la pròstata disseminada (DP), entre las quals s'observen diferencies estructurals, ultraestructurals, histoquímiques i funcionals. En ambdues porcions, l'epiteli secretor està constituït per cèl·lules columnars principals, denses i cèl·lules basals, i també per cèl·lules cúbiques en el BP i per cèl·lules mucoses en la DP. En ambdues porcions glandulars, se sintetitzen i secreten N- i O- glicoproteïnes neutres i àcides. Aquestes glicoproteïnes s'alliberen mitjançant un mecanisme regulat en el BP y mitjançant un mecanisme regulat i un constitutiu en la DP. Les glucoproteïnes luminals del BP contenen residus de fucosa, mannosa, α- i -D-N-acetilgalactosamina, galactosa-(14)-N-acetilglucosamina, D-N-acetilglucosamina i àcid neuramínic. En la DP les glicoproteïnes presenten, a més, -D-galactosa-(13)-D-N-acetilgalactosamina i α-D-galactosa. Les glicoproteïnes secretades en el BP i en la DP per via regulada, participen en el control de l'estabilitat del plasmalemma dels espermatozoides, eviten la resposta immune uterina i l'aglutinació dels espermatozoides i afavoreixen la seva motilitat progressiva. Les glicoproteïnes secretades per via constitutiva en la DP protegeixen i lubrifiquen la uretra pelviana. L'epiteli secretor de les glàndules bulbouretrals està format per cèl·lules piramidals principals i denses. Les cèl·lules principals sintetitzen i secreten principalment O-glicoproteïnes àcides carboxilades i sulfatades amb residus glicosídics d'N-acetilgalactosamina, -D-galactosa-(13)-D-N-acetilgalactosamina, α-D-galactosa, D-N-acetilglucosamina i àcid neuramínic. Aquests residus proporcionen resistència a la proteolisi a les O-glicoproteïnes secretades, les quals participen en la lubrificació y protecció de l'epiteli, i intervenen en el control de la permeabilitat del plasmalemma dels espermatozoides i en el transport d'ions al seu través.

Glicosilació aberrant en proteïnes de secreció com a marcadors tumorals

Als països desenvolupats, una de cada cinc persones morirà a causa del càncer. S'ha descrit que les cèl·lules canceroses presenten modificacions en els glicans presents a la superfície cel·lular i aquesta glicosilació anòmala podria reflectir-se en les glicoproteïnes de secreció. Per aquest motiu es planteja l'estudi de la glicosilació de dues proteïnes de secreció en situació normal i tumoral: la ribonucleasa pancreática humana (RNasa 1) i l'antigen prostàtic específic (PSA). La RNasa 1 és una glicoproteïna secretada majoritàriament pel pàncreas. S'ha desenvolupat un mètode immunològic per a detectar els nivells de RNasa 1 en sèrum. Malgrat la millora de la sensibilitat, respecte d'estudis anteriors, no s'han observat diferències significatives entre la concentració de RNasa 1 en sèrum de pacients control sans, afectats de neoplàsia pancreàtica, de pancreatitis o d'altres patologies. L'estudi de les estructures glucídiques de la RNasa 1, mitjançant assaigs immunològics, permet observar diferències importants en la glicosilació entre la situació normal i tumoral: Els antígens sialilats sLex i sLea només apareixen en la RNasa 1 de medi de cultiu de cèl·lules d'adenocarcinoma pancreàtic Capan-1 i MDAPanc-3 i l'antigen fucosilat Ley només apareix en la RNasa 1 de pàncreas de donant. S'ha purificat la RNasa 1 secretada per la línia MDAPanc-3, cosa que ha permès seqüenciar-ne les estructures glucídiques i comparar-les amb les de la RNasa 1 purificada del medi de les cèl·lules Capan-1 i de pàncreas de donant, corroborant els resultats abans esmentats. L'antigen prostàtic específic (PSA) és una glicoproteïna secretada principalment per la pròstata. Els seus nivells sèrics s'utilitzen actualment com a marcador del càncer de pròstata, però la seva especificitat no permet diferenciar clarament una situació benigna d'una maligna. La purificació i caracterització glucídica del PSA secretat per les cèl·lules de carcinoma prostàtic LNCaP mostren diferències molt clares amb la glicosilació que presenta el PSA purificat de plasma seminal de donant. Principalment, el PSA present en situació tumoral, purificat de les cèl·lules de carcinoma prostàtic, no conté àcid siàlic, però presenta nivells més alts de fucosilació que el PSA en situació normal. El PSA purificat de plasma seminal de donant sí que conté àcid siàlic. Aquests resultats s'han obtingut mitjançant assaigs immunològics amb detecció per lectines i s'han corroborat per seqüenciació glucídica. D'acord amb les estructures glucídiques que millor diferencien el PSA de situació normal i tumoral, s'ha portat a terme la caracterització glucídica de mostres biològiques que contenen PSA. S'han desenvolupat diferents assaigs immunològics de detecció per lectines o associats a l'activitat sialiltransferasa, amb un enriquiment previ en PSA per immunoadsorció indirecta o cromatografia per interacció tiofílica. Els resultats dels diferents assaigs permeten concloure que el PSA del sèrum de pacients de neoplàsia prostàtica presenten un contingut en àcid siàlic similar al del plasma seminal de donant, encara que són lleugerament menys sialilats. Aquests resultats s'adiuen amb els determinats sobre mostres de PSA purificat. La separació del PSA per electroforesi bidimensional mostra diverses formes amb pI àcid en el PSA de plasma seminal, explicades per la presència d'àcid siàlic. Es detecten formes de pI més bàsic que el teòric per al PSA en el secretat per les cèl·lules LNCaP, que correspon a formes pPSA. Al sèrum de pacients de neoplàsia prostàtica s'hi observen formes sialilades. Les proteïnes de secreció, RNasa 1 i PSA, es troben alterades a nivell glucídic en situació tumoral, cosa que podria ser d'utilitat per a finalitats diagnòstiques.

Glycan alterations of serum proteins as tumour markers. Prostate-specific antigen in prostate cancer and acute-phase proteins in pancreatic cancer

Els pacients amb càncer presenten una taxa de supervivència superior si es diagnostiquen a estadis inicials, per la qual cosa és indispensable disposar de marcadors tumorals adequats. Glicoformes de proteïnes específiques es podrian utilizar com marcadors tumorals. S’han investigat les subformes i glicosilació de l’Antígen Prostàtic Específic (PSA) per millorar la seva capacitat de diagnosis de pacients amb càncer de pròstata vs aquells amb hiperplàsia benigna prostàtica. També s’han avaluat glicoproteïnes sèriques amb alteracions glucídiques en pacients de càncer de pàncrees, comparat amb pacients amb pancreatitis crònica i controls. S’ha observat una disminució de la fucosilació core i sialilació del PSA en càncer de pròstata i un augment de la fucosilació core i Sialyl-Lewis X en algunes Proteïnes de fase Aguda en càncer de pàncrees. Aquest canvis s’haurien d’avaluar en un cohort de pacients més gran per determinar el seu paper en el cribratge, diagnòstic o monitorització dels cancers estudiats.